包衣對(duì)甘蔗單芽種莖低溫保存的影響

徐林 楊慧敏 吳凱朝 鄧智年 張榮華 龐天 黃成豐 李楠 黃海榮 王維贊

摘? 要：以甘蔗單芽種莖為材料，研究甘蔗單芽種莖包衣處理對(duì)不同保存時(shí)間和溫度的影響，為甘蔗種莖包衣技術(shù)推廣應(yīng)用提供參考。結(jié)果表明：包衣和未包衣處理甘蔗單芽種莖，其可溶性糖、氨基酸含量均從高到低排列依次為10 ℃> 13 ℃>15 ℃>常溫，同處理比較，包衣甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均高于未包衣處理。包衣甘蔗單芽種莖在不同保存溫度和保存時(shí)間下，病菌感染率明顯低于未包衣處理。其中，10 ℃、13 ℃、15 ℃和常溫保存20 d，包衣比未包衣病菌感染率分別低189%、226%、256%和191%;10 ℃、13 ℃、15 ℃和常溫保存30 d，包衣比未包衣病菌感染率分別低112%、106%、174%和94%;包衣保存30 d，13 ℃低溫下甘蔗單芽種莖病菌感染率最低為27.35%。綜合得知，甘蔗單芽種莖包衣處理可延長保存時(shí)間至30 d左右，并以13 ℃保存溫度效果最佳，其能有效延緩營養(yǎng)物質(zhì)的下降，減少病菌對(duì)甘蔗單芽種莖的侵染，增強(qiáng)蔗種抗逆性，較好的保持甘蔗種莖活力。

關(guān)鍵詞：包衣;甘蔗;單芽;低溫保存;病菌感染

中圖分類號(hào)：S566.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In this study， the effect of preservation for coating agent on single bud of sugarcane seeds at different temperature was studied for sugarcane stem coating technology popularization and application to provide theoretical support. Results showed that under the condition of different temperature level， the content of soluble sugar and amino acids of coating and uncoating processing sugarcane single bud of stalk sets， were both arranged from high to low as 10 ℃ > 13 ℃ > 15 ℃ > normal temperature. For comparison of coating and uncoating processing sugarcane single bud of stalk sets， sugar content was higher in coating cane sets. Coating processing sugarcane single bud of stalk sets showed lower infection rate than uncoating processing， and the infection rate of coating under 10 ℃， 13 ℃， 15 ℃ and normal temperature was lower than that of the uncoating processing by 189%， 226%， 256% and 191% in 20 saving days， and was lower by 112%， 106%， 174% and 94% in 30 saving days， respectively. The infection rate in 13 ℃ was the lowest， 27.35%. Coating processing sugarcane single bud of stalk sets showed longer preservation time， about 30 days and 13 ℃ was the best preservation temperature. It meant that coating processing could delay the decline of nutrients， reduce infection rate， enhance anti-reversibility， and keep activation for sugarcane single bud of stalk seeds.

Keywords： coating; sugarcane; single bud; cryopreservation; infection rate

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.012

廣西是我國最大的糖料蔗生產(chǎn)基地，甘蔗種植面積、蔗糖產(chǎn)量已連續(xù)9年占全國60%以上，穩(wěn)居全國第一，素有“糖都”之稱[1-2]。廣西全區(qū)共有93個(gè)縣（市、區(qū)）種植糖料蔗，近年甘蔗種植面積約75萬hm2，涉及蔗農(nóng)2000多萬;全區(qū)共有制糖企業(yè)集團(tuán)23戶、糖廠102間，相關(guān)產(chǎn)業(yè)工人10多萬，年均貢獻(xiàn)稅收30多億元[3]。甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅關(guān)系到廣大蔗農(nóng)或糖業(yè)產(chǎn)業(yè)工人的經(jīng)濟(jì)收益，也關(guān)系到廣西乃至全國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。然而，生產(chǎn)成本投入高、生產(chǎn)效率較低等問題已經(jīng)成為制約蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素[4-5]，因此，甘蔗新品種選育[6]、全程機(jī)械化種植以及配套高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[7]等不斷創(chuàng)新對(duì)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要[8-9]。

優(yōu)質(zhì)種源是甘蔗生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，蔗種質(zhì)量在很大程度上決定了甘蔗生長發(fā)育狀況及產(chǎn)量。近年來研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗種莖包衣技術(shù)對(duì)于促進(jìn)甘蔗生長、發(fā)育以及產(chǎn)量品質(zhì)等具有重要的作用[10-11]，包衣技術(shù)能夠提高甘蔗種莖的發(fā)芽力、甘蔗出苗率和分蘗率[12-13]，防治多種病蟲災(zāi)害，減少枯心苗發(fā)生率，提高甘蔗抗逆能力，有利于甘蔗的增產(chǎn)增收，保證甘蔗產(chǎn)量的穩(wěn)定性[14]。目前，甘蔗種莖包衣技術(shù)的應(yīng)用還不是十分廣泛[15-16]，關(guān)于甘蔗種莖包衣技術(shù)應(yīng)用效果的研究報(bào)道大多集中在甘蔗種莖包衣技術(shù)對(duì)甘蔗萌芽、出苗、分蘗、產(chǎn)量、對(duì)病害的防治等影響的分析上[17-18]，而對(duì)于蔗種不同溫度保存的影響分析研究鮮有報(bào)道。因此，本研究以甘蔗單芽種莖為材料，研究包衣對(duì)甘蔗單芽種莖不同溫度保存的影響，旨為優(yōu)化改善甘蔗單芽種莖低溫保存環(huán)境，以試圖保持甘蔗單芽種莖質(zhì)量并盡可能延長保存期限，也可為今后生產(chǎn)實(shí)踐中甘蔗單芽種莖蔗種采后保存技術(shù)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試甘蔗品種為‘桂糖46號(hào)，該品種由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所選育，品種來源：‘粵糖85-177‘新臺(tái)糖25號(hào);選取‘桂糖46號(hào)健康種苗第一代種莖，采用高效可控精準(zhǔn)氣動(dòng)甘蔗切種機(jī)切種[19]，單芽種莖長度均為3 cm。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)? 試驗(yàn)采用三因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因子一為甘蔗單芽種莖包衣和對(duì)照（未包衣處理），2個(gè)處理;因子二為保存溫度10 ℃、13 ℃、15 ℃和常溫，4個(gè)處理;因子三為保存時(shí)間10 d、20 d和30 d，3個(gè)處理。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，30芽/處理。包衣方法：根據(jù)包衣劑配方配制適量包衣劑[20]，包衣劑：咪鮮胺、多菌靈、纖維素、噻蟲嗪按一定濃度比列混合，將混合液與108膠水和清水按1∶1∶1混合制成;將已切好甘蔗單芽種莖浸入包衣劑中10～15 min，取出通風(fēng)晾干后即可裝袋密封保存。

1.2.2? 指標(biāo)測(cè)定? 測(cè)定甘蔗單芽種莖不同處理下可溶性糖含量（蒽酮比色法[21]）和氨基酸含量[22];甘蔗單芽種莖剖面觀察，對(duì)甘蔗單芽剖面進(jìn)行拍照對(duì)比;計(jì)算病菌感染率，感染率=切面感染面積/切面總面積100%。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)取均值，數(shù)據(jù)采用Excel、CAD和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 甘蔗單芽種莖不同處理下可溶性糖含量變化分析

由表1可知，未包衣甘蔗單芽種莖在不同溫度保存下可溶性糖含量具有一定差異，其中10 d取樣時(shí)，10 ℃與常溫保存達(dá)到顯著差異;20 d取樣時(shí)，10 ℃、13 ℃與15 ℃、常溫達(dá)到顯著差異;30 d取樣時(shí)，4個(gè)溫度處理下可溶性糖含量均達(dá)到顯著和極顯著差異。不同溫度處理下，除10 ℃下30 d取樣比20 d取樣稍有升高，其他處理下甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均隨取樣時(shí)間變長而減少;3個(gè)取樣時(shí)間下，不同溫度處理甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均逐漸下降，表現(xiàn)為常溫<15 ℃< 13 ℃<10 ℃。

由表2可知，在整個(gè)保存期間，不同保存溫度之間包衣甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均有差異，且均呈10 ℃保存下可溶性糖含量最高，13 ℃保存次之，常溫保存下最低，可溶性糖含量從高到低依次為10 ℃>13 ℃>15 ℃>常溫。各處理之間，保存10 d時(shí)，各保存溫度之間可溶性糖含量差異不顯著;保存20 d時(shí)，10 ℃、13 ℃分別于常溫保存之間差異顯著，低溫處理各溫度之間可溶性糖含量差異不顯著;保存30 d時(shí)，各低溫處理可溶性糖含量與常溫之間達(dá)到差異顯著，10 ℃、13 ℃與15 ℃保存可溶性糖含量差異顯著，10 ℃和13 ℃之間可溶性糖含量接近，差異不顯著。隨著保存時(shí)間的延長，不同保存溫度間可溶性糖含量差異顯著性也有所改變。

由表1、表2綜合得知，不同保存溫度條件下，包衣和未包衣處理甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均有差異，且均為可溶性糖含量從高到低依次為10 ℃>13 ℃>15 ℃>常溫，隨保存時(shí)間的延長，未包衣和包衣的甘蔗單芽可溶性糖含量均呈下降趨勢(shì)，未包衣甘蔗單芽種莖可溶性糖含量比包衣處理的可溶性糖含量下降幅度大;同一保存時(shí)期、同一保存溫度比較，包衣甘蔗單芽種莖可溶性糖含量均高于未包衣處理，且達(dá)到顯著或極顯著差異。

2.2? 甘蔗單芽種莖不同處理下氨基酸含量變化分析

由表3可知，未包衣甘蔗單芽種莖在不同溫度保存下氨基酸含量均有差異變化，其中10 d、20 d取樣時(shí)，各低溫處理與常溫相比存在顯著或極顯著差異;30 d取樣時(shí)，10 ℃、13 ℃與15 ℃、常溫達(dá)到顯著差異，未達(dá)到極顯著。除30 d取樣時(shí)，13 ℃與10 ℃、15 ℃與常溫氨基酸含量接近，未達(dá)顯著外，其他各溫度處理下氨基酸含量均呈現(xiàn)出10 ℃>13 ℃>15 ℃>常溫;除13 ℃處理下，氨基酸含量呈現(xiàn)小幅升高后下降外，其他各低溫處理下氨基酸含量隨保存時(shí)間越長而逐漸下降，其含量表現(xiàn)為10 d>20 d>30 d。

由表4可知，包衣甘蔗單芽種莖在不同溫度保存下氨基酸含量均有差異變化，其中10 d取樣時(shí)，各低溫處理與常溫相比未達(dá)到顯著差異;10 ℃、13 ℃與15 ℃、常溫在20 d取樣時(shí)氨基酸含量達(dá)到顯著差異，在30 d取樣時(shí)氨基酸含量達(dá)到極顯著差異。除15 ℃條件下20 d取樣時(shí)甘蔗單芽種莖氨基酸含量稍低于常溫，其他各處理氨基酸含量均表現(xiàn)為10 ℃>13 ℃>15 ℃>常溫;各低溫處理下氨基酸含量隨保存時(shí)間延長而逐漸下降，其含量表現(xiàn)為10 d>20 d>30 d。

由表3、表4綜合得知，不同保存溫度條件下，包衣和未包衣處理甘蔗單芽種莖氨基酸含量均有差異，且均為氨基酸含量從高到低排列依次為：10 ℃>13 ℃>15 ℃>常溫;隨保存時(shí)間的延長，未包衣和包衣的甘蔗單芽氨基酸含量均呈下降趨勢(shì)，未包衣甘蔗單芽種莖氨基酸含量除常溫一直較低水平外，其他低溫處理20 d的氨基酸下降幅度明顯增大，而包衣甘蔗單芽種莖氨基酸含量在10 ℃和13 ℃處理下下降幅度小，15 ℃和常溫在20 d后氨基酸含量下降呈現(xiàn)差異顯著。

2.3? 甘蔗單芽種莖剖面對(duì)比分析

由圖1、表5得知，未包衣甘蔗單芽種莖在保存10 d剖面觀察，10 ℃、13 ℃甘蔗單芽種莖保存完好，病菌感染為0，15 ℃保存條件下受感染較輕，病菌感染率為15.76%，常溫保存下病菌感染嚴(yán)重，達(dá)到52.17%;20 d觀察對(duì)比分析，10 ℃和13 ℃條件下單芽種莖感染均加重，分別達(dá)到35.70%和55.77%，15 ℃條件下種莖感染率達(dá)到79.51%，常溫保存單芽種莖感染率達(dá)到100%;保存30 d甘蔗單芽種莖剖面觀察，10 ℃和13 ℃條件下單芽種莖感染約為1/2，分別為58.81%和56.35%，15 ℃和常溫保存下甘蔗單芽種莖病菌感染率均達(dá)到100%，常溫下甘蔗單芽種莖已完全壞死。

由圖2和表6可知，包衣甘蔗單芽種莖在保存10 d后剖面觀察，10 ℃、13 ℃和15 ℃條件下甘蔗單芽種莖完好，與新鮮種莖無差別，病菌感染率均為0，常溫保存單芽種莖輕微感染，病菌感染率為12.51%;20 d甘蔗剖面觀察對(duì)比，10 ℃和13 ℃保存下種莖僅近兩頭切面處微紅，病菌感染率均低于20%，15 ℃條件種莖輕微感染，達(dá)到23.31%，3個(gè)保存溫度下種莖均較新鮮，常溫保存單芽種莖感染略嚴(yán)重，達(dá)到34.39%;30 d后剖面觀察，10 ℃和13 ℃條件下單芽種莖仍保持輕度感染，蔗莖較新鮮，病菌感染率仍未達(dá)到1/3，15 ℃條件下種莖感染加重，病菌感染率達(dá)到36.54%，常溫保存單芽種莖感染較嚴(yán)重，達(dá)到51.28%。

由圖1、圖2、表5、表6綜合得知，包衣甘蔗單芽種莖在不同保存溫度和保存時(shí)間下，病菌感染率明顯低于未包衣處理，10 ℃和13 ℃條件下保存20 d時(shí)，包衣比未包衣病菌感染率分別低189%和226%，15 ℃條件下其感染率低256%，常溫下其感染率低191%;10 ℃和13 ℃條件下保存30 d時(shí)，包衣比未包衣病菌感染率分別低112%和106%，15 ℃條件下其感染率低174%，常溫下其感染率低94%，包衣保存至30 d時(shí)，13 ℃低溫下甘蔗單芽種莖病菌感染率最低為27.35%;隨著保存時(shí)間達(dá)到30 d時(shí)，10 ℃病菌感染率略高于13 ℃，可能為10 ℃保存時(shí)間達(dá)到一定期限后甘蔗單芽種莖受冷害，抗病性減弱。

3? 討論

可溶性糖在植物生長和發(fā)育、環(huán)境脅迫、碳代謝、氮代謝以及能量代謝等起著舉足輕重的作用，在逆境脅迫中主要通過調(diào)節(jié)滲透勢(shì)來影響植物對(duì)逆境脅迫的耐受力[23-26]，一般可溶糖含量高的種子，其活力或萌發(fā)能力強(qiáng)[27-28]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨保存時(shí)間的延長，各溫度保存下甘蔗單芽種莖中可溶性糖含量均不斷降低。不同保存溫度間可溶性糖含量存在顯著差異，低溫各處理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存其可溶性糖含量均大于常溫保存，且溫度越低，可溶性糖含量越高，說明低溫可以提高保存期間甘蔗單芽種莖可溶性糖含量，這與前人研究的結(jié)果相似[29]。其中，低溫10 ℃下保存的甘蔗單芽種莖可溶性糖含量在整個(gè)保存期間最高，保存效果最最佳。包衣甘蔗單芽種莖不同保存溫度和時(shí)間處理下可溶性糖含量存在顯著差異，低溫各處理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存其可溶性糖含量均大于常溫保存，10 ℃和13 ℃保存下包衣甘蔗單芽種莖可溶性糖含量在整個(gè)保存期間相對(duì)最高，保存效果最好，保存至30 d時(shí)可溶性糖含量仍達(dá)到124 mg/g，高于除10 ℃保存10 d外未包衣甘蔗單芽種莖所有不同保存溫度和時(shí)間處理下的可溶性糖含量，可見，包衣能夠延緩甘蔗單芽種莖中可溶性糖含量的下降，提高并保持可溶性糖含量，增強(qiáng)甘蔗單芽種莖的抗逆性。

氨基酸在植物代謝和非生物脅迫中也具有非常重要的作用[30]，氨基酸是植物在逆境脅迫下累積的化合物，植物在逆境脅迫下可以通過氨基酸代謝合成滲透物質(zhì)，充當(dāng)滲透調(diào)節(jié)劑來提高植物對(duì)脅迫的耐受力，維持和保護(hù)細(xì)胞正常生長發(fā)育[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨保存時(shí)間的延長，各溫度保存下甘蔗單芽種莖中氨基酸含量大多呈下降趨勢(shì)。不同保存溫度間氨基酸含量存在顯著差異，說明不同保存溫度在不同程度上影響著甘蔗單芽種莖的氨基酸含量。在整個(gè)保存期間，低溫10 ℃和13 ℃保存其氨基酸含量均顯著大于常溫保存，這說明低溫可以提高保存期間甘蔗單芽種莖氨基酸含量，這與袁貝等[32]對(duì)花生保存條件方面的研究結(jié)論相似。在整個(gè)保存期間，低溫15 ℃和常溫保存的氨基酸含量整體相對(duì)較低，而低溫10 ℃和13 ℃保存的氨基酸含量相對(duì)較高，保存效果較好。包衣甘蔗單芽種莖中氨基酸含量變化趨勢(shì)與未包衣處理一致，但整個(gè)保存時(shí)期，相同保存時(shí)間和溫度下，包衣甘蔗單芽種莖氨基酸含量均大于不包衣，可見，包衣能夠延緩甘蔗單芽種莖中氨基酸含量的下降，提高并保持氨基酸含量，增強(qiáng)甘蔗單芽種莖的抗逆性。

植物在保存過程中極易遭受病菌的侵染而腐爛變質(zhì)[33]。王娜等[34]研究認(rèn)為造成植物種子活力急劇下降的重要原因可能是由于病菌的侵染。研究報(bào)道指出，低溫可以抑制菌類的生長，降低病菌的侵害、繁殖和傳播，延緩植物腐敗變質(zhì)[35-37]。甘蔗單芽種莖的保存對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化甘蔗種莖生產(chǎn)和運(yùn)輸起到關(guān)鍵影響作用，有效降低病菌侵染率，延長保存時(shí)間能保證種莖的質(zhì)量，才能有效提高甘蔗生產(chǎn)效率。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著保存時(shí)間的延長，低溫各處理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存的種莖病菌感染率均小于常溫保存，常溫保存下甘蔗單芽種莖的病菌感染率最高，增加幅度最快，保存效果最差;與常溫保存相比，低溫保存顯著降低了病菌感染率，未包衣甘蔗單芽種莖最佳保存溫度為10 ℃，保存時(shí)間不宜超過20 d，此結(jié)果與周長艷在馬鈴薯貯藏方面的研究結(jié)論一致[33]。然而，低溫保存雖能一定程度上減少病菌對(duì)甘蔗單芽種莖的感染，但具有一定保存時(shí)間限制，10 ℃和13 ℃保存至20 d時(shí)，病菌感染率已經(jīng)達(dá)到35.70%和55.77%，保存至30 d時(shí)均已超過50%。而包衣處理甘蔗單芽種莖保存30 d后，10 ℃和13 ℃條件下病菌感染率為27.69%、27.35%，遠(yuǎn)低于不包衣甘蔗單芽種莖最優(yōu)保存溫度10 ℃和最佳保存時(shí)間20 d時(shí)的病菌感染率35.70%，除此之外，在整個(gè)保存時(shí)期，相同保存時(shí)間和溫度下，包衣甘蔗單芽種莖病菌感染率均小于不包衣處理;包衣后甘蔗單芽種莖保存時(shí)間能延長至30 d左右，13 ℃保存溫度效果最佳。因此，包衣可以有效降低脅迫對(duì)甘蔗單芽種莖的損害，減緩其劣變的速度，但這種保護(hù)效果仍具有時(shí)效性，隨保存時(shí)間延長，其保護(hù)效果逐漸減弱。

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